JPH0745206A - 高周波結合器 - Google Patents

高周波結合器

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JPH0745206A
JPH0745206A JP18822493A JP18822493A JPH0745206A JP H0745206 A JPH0745206 A JP H0745206A JP 18822493 A JP18822493 A JP 18822493A JP 18822493 A JP18822493 A JP 18822493A JP H0745206 A JPH0745206 A JP H0745206A
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洋二 室尾
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高安全性の下での冷却性能の向上および構造
の簡易化を図って、低コストで耐熱性に優れる量産に適
した高周波結合器を提供する。 【構成】 一端部を短絡板54で短絡した矩形導波管2
5に対し、相対向する面中央に設けた孔から外方直角方
向に、第1、第2外部導体円筒29、31を接続し、第
2外部導体円筒の端部を短絡板32で気密に閉塞し、両
外部導体円筒の外方端部で短絡板32に電気的、機械的
に結合して同軸線路を形成する内導体35を設け、矩形
導波管内の内導体部分35aを囲繞して誘電体円筒28
を配置し、その両端部を両外部導体円筒に気密に接続
し、短絡板を、矩形導波管の他端部の端板34に設けた
切り欠きに溶接して端板と一体に形成し、内導体は矩形
導波管内の部分を中空に形成して、この中空部39に第
2外部導体円筒内を経た冷却水をその外側で導入、排出
し内導体を冷却する冷却水通路40を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大電力クライストロン
や電子加速空胴などに用いる高周波結合器の構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の高周波結合器についての典型的
な先行技術が、特開平 1-27543号公報に開示される。こ
の先行技術は、一端開口部が外部伝送路に接続され他端
部が可動短絡板によって電気的に短絡される矩形導波管
と、この矩形導波管の相対向する幅広面中央部分に設け
られた一対の孔から外方直角方向にそれぞれ突出して接
続される第1外部導体円筒および第2外部導体円筒と、
該第2外部導体円筒の端部を気密に閉塞する短絡板と、
前記両外部導体円筒の外方端部で前記短絡板に電気的、
機械的に結合、保持されて同軸線路を形成する内導体
と、前記矩形導波管の内部に位置する内導体部分を囲繞
して配置されるとともに両端部が前記両外部導体円筒に
それぞれ気密に接続される誘電体円筒とを具備して、前
記内導体は、前記矩形導波管の内部に位置する部分が中
空に形成されて、この中空部に第2外部導体円筒を閉塞
する短絡板を通して冷却水を導入、排出し得るように構
成され、また、内導体の第1外部導体円筒側端部に、こ
の第1外部導体円筒よりも外方に突出するように内導体
先端部を着脱可能に固定してなる構成である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述する従来の高周波
結合器によれば、高周波結合特性が変わらず加速空胴の
形状が同じものであれば、可動短絡板の位置は、僅かな
設定前の微調整は残るものの略決定できるにもかかわら
ず、短絡板を可動構造とし、そのための複雑な位置調整
機構をもたせているために、組み立て加工が面倒になる
し、装置コストが高騰する問題がある。
【0004】また、冷却水が流れる内導体とその端部を
閉塞する短絡板とが真空領域中にあるため、リーク等が
発生した場合、水分が真空雰囲気中に流出する危険性が
あり、さらに、第2外部導体円筒は、閉塞用の前記短絡
板からの熱伝導のみによる冷却が行われるに過ぎなくて
円筒面が過熱する恐れがある。しかも、数百kwの大入
力電力で使用していると、内導体先部を着脱できるよう
に固定している銅メッキされたネジと、内導体との電気
的接触が不良になり、ネジ部が赤熱して空胴内面に蒸着
する問題もある。
【0005】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、高安全性
の下での冷却性能の向上および構造の簡易化を図って、
低コストで耐熱性に優れる量産に適した高周波結合器を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、一端開口部が外部伝送路に接続され他端
部が短絡板によって電気的に短絡される矩形導波管と、
この矩形導波管の相対向する面中央部分に設けられた一
対の孔から外方直角方向にそれぞれ突出して接続される
第1外部導体円筒および第2外部導体円筒と、該第2外
部導体円筒の端部を気密に閉塞する短絡板と、前記両外
部導体円筒の外方端部で前記短絡板に電気的、機械的に
結合、保持されて同軸線路を形成する内導体と、前記矩
形導波管の内部に位置する内導体部分を囲繞して配置さ
れ、かつ、両端部が前記両外部導体円筒にそれぞれ気密
に接続される誘電体円筒とを含む高周波結合器におい
て、矩形導波管の他端部に設けられる前記短絡板は、こ
の他端部の端板に設けられた所定形状の切り欠きに溶接
接合されて端板と一体に形成され、一方、前記内導体
は、前記矩形導波管の内部に位置する部分が中空に形成
されて、この中空部に、冷却水を第2外部導体円筒の外
側で導入、排出しして内導体を冷却する冷却水通路が設
けられてなることを特徴とする高周波結合器である。本
発明はまた、 内導体は、第1外部導体円筒側の先部が
該第1外部導体円筒よりも外方に突出されているととも
に、第1外部導体円筒に固定されていることを特徴とす
る。
【0007】
【作用】本発明に従えば、矩形導波管の他端部に設けら
れる短絡板は端板と一体をなし固定されているため、短
絡板の位置調整を行わせる調節機構を必要としなく、ま
た、短絡板と端板との電気的接触は完全であるから、大
きな高周波電流を流しても過熱、放電が発生しない。さ
らに、内導体を冷却するための水の配管接続部を真空雰
囲気外に配設できるので、リークによる水の真空中への
漏れ込みが生じない。本発明はまた、内導体の先部を第
1外部導体円筒に固定一体化しているため、電気的接触
が確実で大電流の通電の際でも過熱を生じないようにす
ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図1は、本発明の一実施例に係る
縦断面図であり、図2は、図1のA−A矢視線に沿う横
断面図、図3は図2における要部の拡大断面図である。
図1,2に示される実施例の高周波結合器20は、クラ
イストロン等のマイクロ波装置の共振空胴壁21の一部
に形成される結合フランジ22に、電気的,機械的に結
合される。結合フランジ22は、共振空胴壁21の一部
に開けた結合孔23の部分から外方に突設される空胴外
導体円筒部24に一体的に形成されている。高周波結合
器20には、断面が概して矩形を成す矩形導波管部25
の幅広面26の中央部を直角方向に貫通して同軸線路部
27が設けられる。この同軸線路部27の内部は、共振
空胴壁21と一体的に結合された状態で真空に保持され
るように、セラミックの如き誘電体からなる誘電体円筒
28で気密封着されている。
【0009】同軸線路部27は、第1外部導体円筒29
と、誘電体円筒28と、第2外部導体円筒31とを同軸
に連結して有し、第1外部導体円筒29の一端にフラン
ジ30が一体形成されており、また他端に誘電体円筒2
8の一部が気密接合される。この誘電体円筒28の他端
には、第2外部導体円筒31が気密接合され、その端部
は、厚肉構造の短絡板32によって電気的および気密的
に閉塞される。
【0010】同軸線路部27内には、内導体35が同心
に配置して設けられる。この内導体35は、第2外部導
体円筒31側の基部の端部が短絡板32の中央部を気密
貫通して、例えばTIG溶接によって短絡板32に固着
されている。内導体35の中間部35aは、軸方向にく
り抜かれて内部空間39が形成され、該内部空間39
に、水冷用のパイプ40が軸方向に挿入されている。こ
のパイプ40は、先端部が塞がれているとともに、周壁
に複数個の注水孔が穿孔されている。内導体35の短絡
板32から突き出る部分の端面および周面には、通水用
孔41,42が穿設され、これらの通水用孔41,42
に連通して一対の冷却水管43,44が接続される。冷
却水管43から送り込まれる冷却水は、通水用孔41か
らパイプ40を通して内導体35に導入され、その内壁
を冷却して通水用孔42,水道管44を経て排出される
ようになっている。
【0011】さらに、第1外部導体円筒29内に位置し
て内導体35の一部を形成している先部35bは、フラ
ンジ30の面よりも僅かに外方に突出させて、先端部が
平坦面に形成されている。この内導体先端部46の端部
中心には、小径円柱状の突起部48が突出して設けられ
ていて、該突起部48を介して位置決め用取付け部材4
9が内導体先端部46に固定されている。位置決め用取
付け部材49は、前記突起部48に嵌合し得る貫通孔5
0が穿孔されていて、この貫通孔50に挿入させた突起
部48を電子ビーム溶接などによって貫通孔50に溶着
し、また、この取付け部材49の外周面を第1外部導体
円筒29の先端部に同じように溶着することにより、位
置決め用取付け部材49は内導体先端部46と第1外部
導体円筒29とに固定される。この固定によって、内導
体35を同軸線路部27内で同心に配置された状態で動
かないよう確実に固定することができる。
【0012】一方、外部伝送路の矩形導波管(図示しな
い)と接続される矩形導波管部25は、外部伝送路接続
用フランジ52を有する開口部導波管53と、導波管端
板34とから成る。矩形導波管部25は、その幅広面2
6の中央部に貫通孔があり、ここに同軸線路部27が挿
通され、これとの接続用のフランジ57,58は、2つ
に分割されたフランジ33を介して固定されるようにな
っている。導波管端板34は、導波管の空胴との間に所
定の高周波結合特性を得るために、相対向する2個所の
コーナに曲げ部34aを有していて、両曲げ部34a間
の端板部に切欠きが設けられ、この切欠きを覆わせて短
絡板54が溶接により接合されている。従って、短絡板
54は、矩形導波管部25の他端部に対して、溶接付け
によって一体化されている。
【0013】図4に矩形導波管部25の要部が斜視され
るが、図示のように導波管端板64の前記曲げ部34a
の二つには、排気孔37が設けられている。これによっ
て、誘電体円筒28の外周面で特に誘電体円筒の気密接
合部および矩形導波管内壁面を強制空冷するために、送
風ダクト38から導入した冷却風を排出することが可能
である。
【0014】以上の構成において、各導体部分は、電気
伝導および熱伝導の良い銅、アルミニウム等で形成され
る。なお、第2外部導体円筒31、フランジ58、内導
体35および短絡板32による同軸線路短絡部の長さL
1 と、内導体35の中心と短絡板32間との距離L2
は、低電力時の特性測定からの結果により決定されるも
のであって、これによって、この高周波結合器を取付け
るマイクロ波装置との確実なインピーダンス整合を得る
ことができる。
【0015】この高周波結合器20は、第1外部導体円
筒29の結合フランジ30を、マイクロ波装置の共振空
胴壁21の結合フランジ22に電気的および真空気密的
に結合されて用いられる。両フランジ30,22は相対
向面にそれぞれ円筒状のナイフエッジ30a,22aを
有し、両者間に例えば薄い銅リングを介在させ、ボルト
挿入孔30b,22bにボルトを挿入して、ナットによ
り締め付けて結合する。なお、この高周波結合器20の
使用に当たって、前述の通り内導体35に冷却水を導入
し、また送風ダクト38から冷却風を導入しながら動作
させることは言うまでもない。これによって大電力マイ
クロ波エネルギーの伝送でも、内導体35およびこれに
熱的に結合される部分、または誘電体円筒や矩形導波管
壁各部が過熱されることがなく安定な動作が得られる。
【0016】図5には、本発明の他実施例に係る要部の
断面が拡大示される。この実施例は、高周波結合器とこ
れを取付けるマイクロ波装置の空胴とをループ結合する
場合の構造に特徴を有する。内導体先端部46を半円環
状のものとし、第1外部導体円筒29に一端をろう付け
もしくは溶接によって接合する。内導体先端部46の他
端部側には、位置決め用の貫通孔50が開けられてい
て、一方、内導体先部35bの先端には、前記貫通孔5
0に嵌挿する突起部48が突設されている。この突起部
48を貫通孔50に嵌挿して溶接接合することによっ
て、機械的に固着され、かつ、電気的接触を確実にして
いる。これによって電気的接触が完全であるために、こ
こに大高周波電流が流れても過熱したり、放電したりす
ることがなく、特に、大電力を扱う場合に安全性が高
い。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、矩形導波
管の他端部に設けられる短絡板は端板と一体をなし固定
されているため、短絡板の位置調整を行わせる調節機構
が省略されて構造が簡単となり、コスト低減が図られ
る。また、短絡板と端板との電気的接触は完全であるか
ら、大きな高周波電流を流しても過熱、放電が発生しな
くて安全性が高い。さらに、内導体を冷却するための水
の配管接続部を真空雰囲気外に配設できるので、リーク
による水の真空中への漏れ込みを防止できる。本発明は
また、内導体の先部を第1外部導体円筒に固定一体化し
ているため、大電流の通電の際でも過熱を抑えることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る縦断面図である。
【図2】図1のA−A矢視線に沿う横断面図である。
【図3】図1における要部の拡大断面図である。
【図4】図2における矩形導波管部25の要部を示す斜
視図である。
【図5】本発明の他実施例に係る要部の拡大示断面図で
ある。
【符号の説明】
20…高周波結合器、 25…矩形導波管部、 26…幅広面、 27…同軸線路部、 28…誘電体円筒、 29…第1外部導体円筒、 31…第2外部導体円筒、 33…短絡板、 34…導波管端板、 35…内導体、 35a…内導体の中間部、 35b…内導体の先部、 39…内部空間、 40…水冷用のパイプ、 46…内導体先端部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端開口部が外部伝送路に接続され他端
    部が短絡板によって電気的に短絡される矩形導波管と、
    この矩形導波管の相対向する面中央部分に設けられた一
    対の孔から外方直角方向にそれぞれ突出して接続される
    第1外部導体円筒および第2外部導体円筒と、該第2外
    部導体円筒の端部を気密に閉塞する短絡板と、前記両外
    部導体円筒の外方端部で前記短絡板に電気的、機械的に
    結合、保持されて同軸線路を形成する内導体と、前記矩
    形導波管の内部に位置する内導体部分を囲繞して配置さ
    れ、かつ、両端部が前記両外部導体円筒にそれぞれ気密
    に接続される誘電体円筒とを含む高周波結合器におい
    て、矩形導波管の他端部に設けられる前記短絡板は、こ
    の他端部の端板に設けられた所定形状の切り欠きに溶接
    接合されて端板と一体に形成され、一方、前記内導体
    は、前記矩形導波管の内部に位置する部分が中空に形成
    されて、この中空部に、冷却水を第2外部導体円筒の外
    側で導入、排出して内導体を冷却する冷却水通路が設け
    られてなることを特徴とする高周波結合器。
  2. 【請求項2】 内導体は、第1外部導体円筒側の先部が
    該第1外部導体円筒よりも外方に突出されているととも
    に、第1外部導体円筒に固定されていることを特徴とす
    る請求項1記載の高周波結合器。
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